發明家僅依靠自己的研究從頭開始創造出複雜的電氣設備的情況極為罕見。 通常，某些設備誕生於不同人在不同時間創建的多種技術和標準的交叉點。 例如，讓我們以一個普通的快閃磁碟機為例。 這是一種基於非揮發性 NAND 記憶體並配備內建 USB 連接埠的便攜式儲存介質，用於將磁碟機連接到客戶端裝置。 因此，為了理解這樣的設備原則上如何出現在市場上，有必要不僅追溯存儲晶片本身的發明歷史，而且還追溯相應的接口的發明歷史，如果沒有這些接口，我們的閃存驅動器就無法實現。熟悉的根本就不存在。 讓我們嘗試這樣做。
支援擦除記錄資料的半導體儲存裝置出現在近半個世紀前：第一個 EPROM 是由以色列工程師 Dov Froman 於 1971 年創建的。
Dov Froman，EPROM 開發人員
ROM 在當時具有創新性，並且非常成功地用於微控制器的生產（例如 Intel 8048 或 Freescale 68HC11），但事實證明它們完全不適合創建便攜式驅動器。 EPROM 的主要問題是擦除資訊的過程過於複雜：為此，必須在紫外光譜中照射積體電路。 它的工作原理是，紫外線光子為多餘的電子提供足夠的能量來消散浮柵上的電荷。
EPROM 晶片具有用於擦除資料的特殊窗口，並覆蓋有石英板
這增加了兩個重大的不便。 首先，只有使用足夠強大的汞燈才能在足夠的時間內擦除這種晶片上的數據，即使在這種情況下，該過程也需要幾分鐘。 相較之下，傳統的螢光燈會在幾年內刪除訊息，如果將這種晶片置於陽光直射下，則需要數週時間才能完全清潔。 其次，即使這個過程可以以某種方式優化，選擇性刪除特定檔案仍然是不可能的：EPROM 上的資訊將被完全擦除。
所列出的問題已在下一代晶片中解決。 1977年，Eli Harari（順便說一下，後來創立了SanDisk，成為世界上最大的基於快閃記憶體的儲存媒體製造商之一），利用場致發射技術，創建了EEPROM的第一個原型——一種可以進行資料擦除、就像程式設計一樣，純電動地進行。
SanDisk 創辦人 Eli Harari 持有第一批 SD 卡之一
EEPROM的工作原理與現代NAND記憶體幾乎相同：使用浮動閘極作為電荷載體，並且由於隧道效應，電子透過介電層傳輸。 儲存單元本身的組織是一個二維數組，這已經使得按地址寫入和刪除資料成為可能。 此外，EEPROM具有非常好的安全裕度：每個單元最多可以重寫1萬次。
但在這裡，一切都遠非樂觀。 為了能夠電擦除數據，必須在每個儲存單元中安裝一個額外的電晶體來控制寫入和擦除過程。 現在每個陣列元素都有 3 根導線（1 列導線和 2 行導線），這使得佈線矩陣組件更加複雜，並導致嚴重的縮放問題。 這意味著創造微型和大容量的設備是不可能的。
由於半導體 ROM 的現成模型已經存在，進一步的科學研究繼續著眼於創建能夠提供更密集資料儲存的微電路。 1984 年，他們獲得了成功，當時在東芝公司工作的 Fujio Masuoka 在電氣和電子工程師協會 (IEEE) 舉辦的國際電子器件會議上展示了非易失性閃存的原型。 。
快閃「之父」增岡富士夫
順便說一句，這個名字本身並不是由Fujio 發明的，而是由他的一位同事Shoji Ariizumi 發明的，對他來說，擦除數據的過程讓他想起了一道閃亮的閃電（來自英語“ flash”-“flash”） 。 與 EEPROM 不同，快閃記憶體基於 MOSFET，在 p 層和控制閘極之間有一個額外的浮動閘極，這使得消除不必要的元件並創建真正的微型晶片成為可能。
第一個商業化的快閃記憶體樣品是採用 NOR（非或）技術製造的英特爾晶片，該技術於 1988 年推出。 與 EEPROM 的情況一樣，它們的矩陣是一個二維陣列，其中每個儲存單元位於行和列的交叉點（相應的導體連接到電晶體的不同閘極，源極連接到共同的基板）。 然而，早在 1989 年，東芝就推出了自己的快閃記憶體版本，稱為 NAND。 陣列具有類似的結構，但在每個節點中，不再是一個單元，而是多個順序連接的單元。 此外，每條線中使用了兩個MOSFET：位於位元線和單元列之間的控制電晶體和接地電晶體。
更高的封裝密度有助於增加晶片的容量，但讀寫演算法也變得更加複雜，這不能不影響訊息傳輸速度。 因此，新架構始終無法完全取代 NOR，後者已在嵌入式 ROM 的建立中應用。 同時，NAND 被證明是生產便攜式資料儲存設備（SD 卡，當然還有快閃磁碟機）的理想選擇。
順便說一句，後者的出現直到 2000 年才成為可能，當時快閃記憶體的成本大幅下降，並且向零售市場推出此類設備可以獲得回報。 世界上第一個 USB 驅動器是以色列公司 M-Systems 的創意：一款緊湊型閃存驅動器 DiskOnKey（可翻譯為“鑰匙鏈上的磁碟”，因為該設備的機身上有一個金屬環，可以攜帶閃存驅動器和一串鑰匙）由工程師Amir Banom、Dov Moran 和Oran Ogdan 開發。 當時，他們要價 8 美元購買一種可以容納 3,5 MB 資訊並可以取代許多 50 吋軟碟的微型設備。
DiskOnKey - 以色列公司 M-Systems 推出的全球首款快閃磁碟機
有趣的事實：在美國，DiskOnKey 有一個官方發行商，那就是 IBM。 「在地化」隨身碟與原始隨身碟沒有什麼不同，只是正面的標誌不同，這就是為什麼許多人錯誤地將第一個 USB 隨身碟的創建歸因於美國公司。
DiskOnKey，IBM 版
繼最初的車型之後，實際上幾個月後，發布了容量更大的 DiskOnKey 版本，分別為 16 MB 和 32 MB，售價分別為 100 美元和 150 美元。 儘管成本較高，但緊湊的尺寸、容量和高讀/寫速度（比標準軟碟高約 10 倍）的結合吸引了許多買家。 從那一刻起，閃存驅動器開始在全球範圍內凱旋。
戰場上的一位勇士：USB 之戰
然而，如果五年前通用串行總線規範沒有出現，則閃存驅動器就不會是閃存驅動器 - 這就是熟悉的縮寫 USB 的含義。 而這個標準的起源歷史幾乎可以說比快閃記憶體本身的發明更有趣。
一般來說，IT 領域的新介面和標準是大型企業之間密切合作的結果，甚至經常相互競爭，但被迫聯手創建一個統一的解決方案，從而顯著簡化新產品的開發。 以 SD 記憶卡為例：第一版安全數位記憶卡於 1999 年在 SanDisk、東芝和松下的參與下創建，新標準非常成功，榮獲業界大獎僅僅一年後的標題。 如今，SD 卡協會擁有 1000 多家會員公司，其工程師正在開發新的規範以及描述快閃記憶體卡各種參數的現有規範。
乍一看，USB 的歷史與安全數位標準的歷史完全相同。 為了使個人電腦更加用戶友好，硬體製造商需要一個通用介面來與支援熱插拔且不需要額外配置的外圍設備配合使用。 此外，統一標準的創建將有可能擺脫連接埠「動物園」（COM、LPT、PS/2、MIDI 連接埠、RS-232 等），這在未來將有助於顯著簡化和降低開發新設備的成本，以及引入對某些設備的支援。
在這些先決條件的背景下，許多開發電腦組件、週邊設備和軟體的公司（其中最大的公司是英特爾、微軟、飛利浦和 US Robotics）聯合起來，試圖找到適合所有現有參與者的共同點，最終成為USB。 新標準的普及很大程度上歸功於微軟，微軟早在Windows 95中就增加了對該介面的支援（相應的補丁包含在Service Release 2中），然後在Windows 98的發布版本中引入了必要的驅動程式。與此同時，不知從何而來的幫助。等待：1998 年，iMac G3 發布 - Apple 的第一台一體式計算機，它僅使用 USB 連接埠連接輸入設備和其他外圍設備（帶有麥克風和耳機除外）。 從很多方面來說，這個180度的轉變（畢竟當時蘋果還依賴FireWire）是由於一年前史蒂夫·賈伯斯重新擔任公司執行長的職位。
最初的 iMac G3 是第一台“USB 電腦”
事實上，通用序列匯流排的誕生要痛苦得多，USB本身的出現在很大程度上不是大型企業的功勞，甚至不是作為特定公司一部分的某個研究部門的功績，而是某個非常具體的人的功勞。- 一位印度裔英特爾工程師，名叫 Ajay Bhatt。
Ajay Bhatt，USB 介面的主要思想家和創造者
早在 1992 年，Ajay 就開始認為「個人電腦」名不副實。 即使是乍看像是連接印表機和列印文件這樣簡單的任務，也需要使用者俱備一定的資格（儘管看起來，為什麼需要創建報告或報表的辦公室工作人員會了解複雜的技術？）或被迫他向專門的專家求助。 如果一切保持原樣，個人電腦永遠不會成為大眾產品，這意味著超越全球 10 萬用戶的數字是連做夢都不敢想的。
當時，英特爾和微軟都明白某種標準化的必要性。 特別是，該領域的研究導致了 PCI 總線和即插即用概念的出現，這意味著 Bhatt 的倡議應該得到接受，他決定將精力專門集中在尋找連接外圍設備的通用解決方案上。積極地。 但事實並非如此：阿傑的頂頭上司聽完工程師的介紹後表示，這項任務太複雜了，不值得浪費時間。
然後，Ajay 開始在並行小組中尋找支持，並在一位傑出的英特爾研究人員（英特爾院士）Fred Pollack 身上找到了支持，他當時因擔任英特爾 iAPX 432 的首席工程師和首席架構師而聞名。英特爾i960的開發者為該專案開了綠燈。 然而，這只是一個開始：如果沒有其他市場參與者的參與，如此大規模的想法的實施是不可能的。 從那一刻起，真正的「考驗」開始了，因為阿傑不僅要說服英特爾工作小組的成員相信這個想法的承諾，還要爭取其他硬體製造商的支持。
花了近一年半的時間進行了多次討論、批准和集思廣益。 在此期間，Ajay 加入了領導團隊負責 PCI 和 Plug&Play 開發、後來成為英特爾 I/O 介面技術標準總監的 Bala Kadambi 和 I/O 系統專家 Jim Pappas。 1994年夏天，我們終於成功組建了一個工作小組，並開始與其他公司進行更密切的合作。
在接下來的一年裡，Ajay 和他的團隊會見了 50 多家公司的代表，其中包括高度專業化的小型企業和康柏、DEC、IBM 和 NEC 等巨頭。 工作實際上是 24/7 都在如火如荼地進行：從一大早起，三人就參加了無數次會議，晚上他們在附近的一家小餐館見面，討論第二天的行動計劃。
也許對某些人來說，這種工作方式似乎是浪費時間。 然而，這一切都取得了成果：最終形成了幾個多方面的團隊，其中包括來自IBM和康柏專門從事計算機組件創建的工程師，來自英特爾和NEC本身參與晶片開發的人員，以及從事計算機組件開發的程式設計師。創建應用程式、驅動程式和作業系統（包括來自 Microsoft）以及許多其他專家。 正是在多個方面同時進行的工作最終幫助創造了一個真正靈活和通用的標準。
阿賈伊·布哈特 (Ajay Bhatt) 和巴拉·卡丹比 (Bala Kadambi) 出席歐洲發明家獎頒獎典禮
儘管Ajay 的團隊出色地解決了政治問題（透過實現各個公司之間的互動，包括直接競爭對手的公司）和技術問題（透過將各個領域的許多專家聚集在一個屋簷下），但還有一個方面需要解決：需要密切關注 - 問題的經濟方面。 在這裡我們必須做出重大妥協。 例如，正是為了降低電線成本，導致我們今天使用的常見 USB Type-A 變得單面。 畢竟，要製造真正的通用電纜，不僅需要改變連接器的設計，使其對稱，而且還需要將導電芯的數量加倍，這將導致電線的成本加倍。 但現在我們有了一個關於 USB 量子本質的永恆迷因。
其他計畫參與者也堅持降低成本。 在這方面，吉姆·帕帕斯（Jim Pappas）想起了微軟公司貝特西·坦納（Betsy Tanner）的電話，有一天，微軟宣布，不幸的是，該公司打算放棄在電腦滑鼠的生產中使用USB接口。 問題是，5 Mbit/s（這是原計劃的資料傳輸速率）的吞吐量太高，工程師擔心無法滿足電磁幹擾的規範，這意味著這樣的「渦輪增壓」滑鼠」可能會幹擾PC 本身和其他週邊設備的正常功能。
在回應有關屏蔽的合理論點時，Betsy 回答說，額外的絕緣層會使電纜更加昂貴：每英尺頂部4 美分，或標準24 公尺（1,8 英尺）電線6 美分，這使得整個想法毫無意義。 此外，滑鼠電纜應保持足夠的柔韌性，以免限製手的移動。 為了解決這個問題，決定增加高速（12 Mbit/s）和低速（1,5 Mbit/s）模式的分離。 12 Mbit/s 的預留允許使用分離器和集線器在一個連接埠上同時連接多個設備，而 1,5 Mbit/s 則是將滑鼠、鍵盤和其他類似設備連接到 PC 的最佳選擇。
吉姆本人認為這個故事是最終確保整個計畫成功的絆腳石。 畢竟，如果沒有微軟的支持，新標準在市場上的推廣將會困難得多。 此外，所發現的折衷方案有助於使 USB 變得更便宜，因此在外圍設備製造商眼中更具吸引力。
我的名字是什麼，或是瘋狂的品牌重塑
既然今天我們討論的是USB驅動器，那麼我們也澄清一下該標準的版本和速度特徵的情況。 這裡的一切並不像乍看起來那麼簡單，因為自 2013 年以來，USB Implementers Forum 組織竭盡全力不僅讓普通消費者徹底迷惑，還讓 IT 界的專業人士完全迷惑。
以前，一切都非常簡單且合乎邏輯：我們有慢速USB 2.0，最大吞吐量為480 Mbit/s（60 MB/s），而USB 10 快3.0 倍，最大數據傳輸速度達到5 Gbit/s（640 MB/s）。 s）。 由於向後相容性，USB 3.0 磁碟機可以連接到 USB 2.0 連接埠（反之亦然），但讀寫檔案的速度將限制為 60 MB/s，因為較慢的裝置將成為瓶頸。
31 年 2013 月 3.1 日，USB-IF 為這個細長的系統帶來了相當大的混亂：正是在這一天，宣布採用新規範 USB 1.1。 不，重點根本不在於版本的小數編號，這在以前遇到過（儘管公平地說，值得注意的是 USB 1.0 是 XNUMX 的修改版本，而不是質量上的新東西），但事實是USB 實施者論壇出於某種原因我決定重新命名舊標準。 注意你的手：
- USB 3.0 變成了 USB 3.1 Gen 1。這是純粹的重命名：沒有進行任何改進，最大速度保持不變 - 5 Gbps，一點也不多。
- USB 3.1 Gen 2 成為真正的新標準：在全雙工模式下過渡到128b/132b 編碼（以前為8b/10b）使我們能夠將介面頻寬加倍並實現令人印象深刻的10 Gbps 或1280 MB/s 。
但這對 USB-IF 的人員來說還不夠，因此他們決定添加幾個替代名稱：USB 3.1 Gen 1 變成 SuperSpeed，USB 3.1 Gen 2 變成 SuperSpeed+。 這一步是完全合理的：對於遠離電腦科技世界的零售買家來說，記住一個朗朗上口的名字比記住一系列字母和數字要容易得多。 這裡一切都很直覺：我們有一個「超高速」介面，顧名思義，速度非常快，還有一個「超高速+」介面，甚至更快。 但為什麼有必要對代際指數進行如此具體的“品牌重塑”，目前還不清楚。
然而，完美無極限：22年2017月3.2日，隨著USB 3.2標準的發布，情況變得更糟。 讓我們從優點開始：可逆 USB Type-C 連接器的規格是為上一代介面開發的，透過使用重複的引腳作為單獨的資料傳輸通道，可以將最大匯流排頻寬加倍。 這就是 USB 2 Gen 2×3.2 的出現方式（為什麼它不能被稱為 USB 3 Gen 20 又是一個謎），其運行速度高達 2560 Gbit/s (50 MB/s)，特別是，應用於外置固態硬碟的生產（這是配備高速WD_BLACK PXNUMX的端口，針對遊戲玩家）。
一切都會好起來的，但是，除了引入新標準之外，之前的標準的重命名也很快到來：USB 3.1 Gen 1 變成了 USB 3.2 Gen 1，USB 3.1 Gen 2 變成了 USB 3.2 Gen 2.就連行銷名稱也發生了變化，USB-IF 也放棄了先前接受的「直覺且無數字」的概念：他們沒有將USB 3.2 Gen 2x2 指定為SuperSpeed++ 或UltraSpeed，而是決定添加直接最大資料傳輸速度指示：
- USB 3.2 Gen 1 變成了 SuperSpeed USB 5Gbps，
- USB 3.2 Gen 2 - 超高速 USB 10Gbps，
- USB 3.2 Gen 2×2 - 超高速 USB 20Gbps。
如何應對USB標準的動物園？ 為了讓您的生活更輕鬆，我們編制了一份匯總表備忘錄，借助它，比較不同版本的介面並不困難。
標準版本
行銷名稱
速度，千兆位元/秒
USB 3.0
USB 3.1
USB 3.2
USB 3.1版本
USB 3.2版本
USB 3.0
USB 3.1 Gen 1
USB 3.2 Gen 1
超速
超高速 USB 5Gbps
5
-
USB 3.1 Gen 2
USB 3.2 Gen 2
超高速+
超高速 USB 10Gbps
10
-
-
USB 3.2 Gen 2×2
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超高速 USB 20Gbps
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以 SanDisk 產品為例的各種 USB 隨身碟
但讓我們直接回到今天討論的主題。 快閃記憶體驅動器已經成為我們生活中不可或缺的一部分，經歷了許多修改，有時甚至非常奇怪。 可從 SanDisk 產品組合中獲得有關現代 USB 驅動器功能的最完整資訊。
目前所有型號的 SanDisk 隨身碟均支援 USB 3.0 資料傳輸標準（又名 USB 3.1 Gen 1、又名 USB 3.2 Gen 1、又名 SuperSpeed - 幾乎就像電影《莫斯科不相信眼淚》中的那樣）。 其中您可以找到非常經典的閃存驅動器和更專業的設備。 例如，如果您想要一個緊湊型通用驅動器，那麼關注 SanDisk Ultra 系列是有意義的。
閃迪至尊
六種不同容量（從 16 到 512 GB）的修改可協助您根據需求選擇最佳選項，而不必為額外的 GB 支付過多費用。 高達 130 MB/s 的資料傳輸速度讓您可以快速下載大文件，而方便的滑動盒可以可靠地保護連接器免受損壞。
對於追求優雅設計的愛好者，我們推薦 SanDisk Ultra Flair 和 SanDisk Luxe 系列 USB 驅動器。
閃迪至尊超輕薄
從技術上講，這些快閃磁碟機完全相同：兩個系列的特點是資料傳輸速度高達 150 MB/s，每個系列都包含 6 個型號，容量從 16 GB 到 512 GB。 差異僅在於設計：Ultra Flair 採用了由耐用塑膠製成的附加結構元件，而 Luxe 版本的機身則完全由鋁合金製成。
閃迪豪華版
除了令人印象深刻的設計和高資料傳輸速度之外，列出的驅動器還有另一個非常有趣的功能：它們的 USB 連接器是單晶片外殼的直接延續。 這種方法確保了快閃磁碟機的最高等級的安全性：根本不可能意外損壞此類連接器。
除了全尺寸驅動器外，SanDisk 系列還包括「即插即用」解決方案。 當然，我們談論的是超緊湊的 SanDisk Ultra Fit，其尺寸僅為 29,8 × 14,3 × 5,0 毫米。
閃迪至尊飛度
該產品幾乎不超出 USB 連接器的表面，這使其成為擴展客戶端設備儲存的理想解決方案，無論是超級本、汽車音響系統、智慧電視、遊戲機還是單板電腦。
SanDisk 系列中最有趣的是 Dual Drive 和 iXpand USB 驅動器。 儘管設計存在差異，但這兩個系列都由一個概念統一在一起：這些閃存驅動器具有兩個不同類型的端口，這使得它們可以用於在PC 或筆記型電腦和移動設備之間傳輸數據，而無需額外的電纜和適配器。
Dual Drive 系列硬碟專為運行 Android 作業系統並支援 OTG 技術的智慧型手機和平板電腦而設計。 這包括三行閃存驅動器。
微型SanDisk Dual Drive m3.0除了USB Type-A外，還配備了microUSB連接器，確保與前幾年的設備以及入門級智慧型手機相容。
閃迪雙硬碟 m3.0
正如您可能從名稱中猜到的那樣，SanDisk Ultra Dual Type-C 具有更現代的雙面連接器。 閃存驅動器本身變得更大、更重，但這種外殼設計提供了更好的保護，並且丟失設備變得更加困難。
閃迪 Ultra Dual Type-C
如果您正在尋找更優雅的產品，我們建議您查看 SanDisk Ultra Dual Drive Go。 這些驅動器採用與前面提到的 SanDisk Luxe 相同的原理：全尺寸 USB Type-A 是閃存驅動器主體的一部分，這可以防止其因操作不慎而損壞。 USB Type-C 連接器則受到旋轉蓋的良好保護，該旋轉蓋還具有用於鑰匙圈的孔眼。 這種佈置使得快閃記憶體驅動器真正時尚、緊湊且可靠。
閃迪 Ultra 雙驅動器 Go
iXpand 系列與 Dual Drive 完全相似，只是 USB Type-C 被專有的 Apple Lightning 連接器取代。 該系列中最不尋常的設備可以稱為 SanDisk iXpand：這款閃存驅動器採用環形形式的原始設計。
SanDisk iXpand
它看起來令人印象深刻，您還可以將一條帶子穿過由此形成的孔眼，並將存儲設備佩戴在脖子上等地方。 在iPhone 上使用這種閃存驅動器比傳統閃存驅動器方便得多：連接時，機身的大部分最終會位於智慧型手機後面，靠在其後蓋上，這有助於最大限度地減少連接器損壞的可能性。
如果這種設計由於某種原因不適合您，那麼考慮一下 SanDisk iXpand Mini 是有意義的。 從技術上講，這與 iXpand 相同：該型號系列還包括 32、64、128 或 256 GB 的四個驅動器，最大數據傳輸速度達到 90 MB/s，即使直接從閃存觀看 4K 視頻也足夠了駕駛。 唯一的區別在於設計：環路消失了，但出現了閃電連接器的保護蓋。
閃迪 iXpand 迷你
這個光榮家族的第三個代表，SanDisk iXpand Go，是 Dual Drive Go 的孿生兄弟：它們的尺寸幾乎相同，此外，兩個驅動器都配有旋轉蓋，儘管設計略有不同。 該系列包括 3 個型號：64、128 和 256 GB。
閃迪 iXpand Go
SanDisk 品牌生產的產品絕不限於列出的 USB 隨身碟。 您可以在以下位置了解知名品牌的其他設備 .
來源： www.habr.com